界面聚合一直是制备海水淡化膜的工业标准◈★◈。将同一概念扩展到有机溶剂的分子分离◈★◈，将成为通过节能原油或生物原油分馏实现化工和石化行业脱碳的关键推动因素尊龙app◈★◈。

　　鉴于此◈★◈，麻省理工学院Zachary P. Smith教授团队报道了一种基于酸催化界面聚合的分子工程方法◈★◈，以实现高效的碳氢化合物分离◈★◈。设计策略包括◈★◈：(i)将连接方式从酰胺改为亚胺◈★◈；(ii)随后引入三庚烯和螺二芴等形状持久性单元◈★◈。与传统的聚酰胺膜相比◈★◈，制备的聚亚胺膜具有超高的微孔率和更强的抗溶胀和抗塑化能力◈★◈。这些膜具有快速和选择性传输碳氢化合物（包括多组分和工业相关混合物）的特点凯时尊龙◈★◈，◈★◈，其性能优于商用膜和最先进的基准膜◈★◈。相关研究成果以题为“Microporous polyimine membranes for efficient separation of liquid hydrocarbon mixtures”发表在最新一期《science》上◈★◈。

　　作者首先重新审视了半个世纪以来主导海水淡化膜的经典界面聚合配方◈★◈。其首要设计决策是用较小◈★◈、极性更低的亚胺键（–C=N–）取代高度极性的酰胺键◈★◈，去除羰基氧既降低了与烃类的偶极相互作用◈★◈，也释放了部分自由体积分数（FFV）以利传质◈★◈。第二个设计支柱是形状保持单体的刻意选择——三胺三联苯（Trip）与四甲酰基螺二芴（TFS）——它们三维◈★◈、弯折的几何构型可阻止致密堆积高木加织◈★◈。作者比较了六种薄膜复合（TFC）化学体系◈★◈，并以其胺/酰氯或胺/醛前驱体来命名（如MPD-TMC◈★◈、Trip-TFS）◈★◈。图1总结了这一策略◈★◈：A图给出了MPD◈★◈、TMC◈★◈、SBF◈★◈、Trip◈★◈、TFB和TFS的化学结构◈★◈；B图示意了在水-有机界面上超薄交联膜的生长过程◈★◈，并对比了致密亲水的MPD-TMC网络与高度弯曲的Trip-TFS网络◈★◈。

　　实施新单体组合的实际障碍是溶解度◈★◈：Trip◈★◈、TFS与TFB几乎不溶于常用的n-己烷或甲苯有机相尊龙app◈★◈。研究团队通过将胺与醛共溶于有机相◈★◈，并仅在该相接触含对甲苯磺酸的水相时启动聚合高木加织高木加织◈★◈，巧妙地解决了此难题◈★◈。该酸触发的亚胺缩合在室温迅速进行◈★◈，在多孔PAN支撑体上生成180–350 nm均匀纳米膜（SEM见图2B–C）◈★◈。XPS显示◈★◈，聚酰胺膜中酰氯转化率高（MPD-TMC 63%◈★◈，MPD-SBF 55%）◈★◈，而亚胺膜几乎完全消耗胺◈★◈；TFB与TFS约有2个醛基未反应◈★◈，这是水促进亚胺水解的必然结果（图2E）尊龙app◈★◈。接触角测定证实疏水性顺序为MPD-TMC MPD-SBF MPD-TFB MPD-TFS Trip-TFB Trip-TFS（最高99°）◈★◈。分子动力学（图2G）量化了结构效应◈★◈：FFV由MPD-TMC的0.155提升到Trip-TFS的0.219——增幅41%◈★◈，与基准线）相当高木加织◈★◈。相应粉末类比物的氮吸附给出BET比表面积400 m² g⁻¹尊龙app◈★◈，CO₂Langmuir面积221 m² g⁻¹◈★◈，XRD表明平均d间距最大（5.4 Å）◈★◈。总体而言尊龙app◈★◈，图2证明酸催化法可制备连续◈★◈、高微孔◈★◈、疏水且传统界面化学难以获得的亚胺膜◈★◈。

　　3A–C）呈现鲜明对比◈★◈：聚酰胺膜当P/P₀→1时吸附量急剧上升◈★◈，显示转变为橡胶态◈★◈，而四种亚胺膜均保持玻璃态的双模式吸附◈★◈。当吸附量按CO₂比表面积归一化（qmax/SSA◈★◈，图3D）时◈★◈，Trip-系亚胺值最低◈★◈，证明其本征抗胀性能最强尊龙app◈★◈。分子模拟同样验证实验◈★◈：图3E快照显示甲苯在MPD-TMC中大量渗入◈★◈，而在Trip-TFS中仅稀疏分布◈★◈。密度剖面（图3F）量化了Trip-TFS溶胀后质量密度的下降远小于MPD-TMC◈★◈；计算的杨氏模量保持高值尊龙app◈★◈，因为95%Trip氨基发生反应◈★◈，形成刚性高交联网络膜分离技术◈★◈。吸脱附回滞环面积从酰胺→亚胺→Trip-亚胺依次减小◈★◈，进一步强调新链接与新单体显著抑制膜塑化凯时尊龙app◈★◈，◈★◈。

　　MPD-TMC对烃类的透过速率比对水慢10–40倍◈★◈，而Trip-TFS实际上偏好烃类◈★◈：其甲苯渗透率0.41 LMH bar⁻¹◈★◈，比MPD-TMC高340%尊龙凯时◈★◈，◈★◈，且超过自身的水渗透率（Jtoluene/Jwater 1）◈★◈。在常用的甲苯/1,3,5-三异丙基苯(TIPB)基准体系中◈★◈，Trip-TFS位于文献上限之上◈★◈，兼具15的分离因子与0.19 LMH bar⁻¹的渗透率（图4B）◈★◈，性能优于商业Puramem与先进的SBAD-1◈★◈。作者进一步在12种浓度稀释的混合物（90–310 g mol⁻¹）上测试◈★◈，Trip-TFS的分子量截断锐利◈★◈，MWCO为252 g mol⁻¹◈★◈，而Puramem斜率更缓（图4C）尊龙app◈★◈。连续运行7天渗透率与截留率稳定（图4D）◈★◈，证明其机械与化学耐久性◈★◈。在高浓度9组分页岩油模拟料中◈★◈，Trip-TFS使6.5 Å分子富集于透过液◈★◈，同时截留较大分子◈★◈，对芳香/芳香与支链/直链代表对的分离因子达3.0–5.6◈★◈，比Puramem或SBAD-1高1–2倍（图4E–F）◈★◈。最后◈★◈，膜处理含石脑油◈★◈、煤油和柴油的模型原油混合物◈★◈。GC-MS色谱（图

　　4G）显示透过液富集于C₁₂烃类◈★◈，热重分析表明主蒸发峰相对原料下移80 °C（图4H）◈★◈，说明重馏分显著去除◈★◈。本实测渗透率0.082 LMH bar⁻¹虽不算高◈★◈，但已是Puramem同条件的两倍◈★◈。

　　亚胺链接◈★◈、Trip/SBF刚性弯曲单体与酸催化界面聚合——构建了一种无氟TFC膜◈★◈，兼具超高微孔度（BET 400 m² g⁻¹◈★◈；FFV 0.219）与卓越的抗溶剂溶胀能力◈★◈。这一组合转化为快速◈★◈、可门控的烃类传输◈★◈：纯甲苯渗透率0.4 LMH bar⁻¹高木加织◈★◈，甲苯/TIPB分离因子15◈★◈，MWCO锐利在~250 g mol⁻¹◈★◈，且在模拟原油中证实了对轻质(C₁₂)馏分的富集效果◈★◈。因此◈★◈，该研究将工业成熟的界面聚合平台从脱盐扩展到更苛刻的有机相分离陶瓷膜◈★◈。◈★◈，为原油分馏提供低能耗替代方案◈★◈。更广泛而言◈★◈，本工作为“反应键化学+立体键阻单体”策略提供了范例◈★◈，可工程化制备既具高孔隙又能在工况下持久保持的交联溶剂稳定膜◈★◈。